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La télédétection : une nouvelle source d'information pour l'environnement

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J OURNAL DE LA SOCIÉTÉ STATISTIQUE DE P ARIS

M ICHEL L ENCO

La télédétection : une nouvelle source d’information pour l’environnement

Journal de la société statistique de Paris, tome 120, no1 (1979), p. 32-50

<http://www.numdam.org/item?id=JSFS_1979__120_1_32_0>

© Société de statistique de Paris, 1979, tous droits réservés.

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III ARTICLES

LA TÉLÉDÉTECTION : UNE NOUVELLE SOURCE D'INFORMATION POUR L'ENVIRONNEMENT (')

Michel LENCO

Administrateur de VI. N. S. E. E., chargé de mission au ministère de l'Environnement et du Cadre de Vie

La télédétection aérienne et spatiale constitue un système d'acquisition d'informations à distance sur la biosphère qui sont localisées et répétitives et qui mettent en évidence les inter- actions entre les différents phénomènes ou secteurs d'activité. Les résultats élaborés après trai- tements visuels ou informatiques se présentent sous forme de cartes et de tableaux statistiques de répartition du territoire. La télédétection s'avère intéressante pour l'environnement dans les domaines de l'inventaire et de la gestion des ressources en eau, de l'inventaire, de la surveillance et de la gestion de l'occupation de l'espace et du littoral, de l'inventaire et de la gestion des forêts et parcs nationaux ou régionaux, de la qualité et de la gestion des milieux naturels.

Aerial and space remote sensing provides a System of acquiring information on the biosphère from the distance, which are localized and répétitive and show the interactions between various phenomena or activity sectors. After usual processing or computerisation, the results are presented in the from of maps and statistical tables showing the distribution of the territory.

Remote sensing is a valuable source of information on the environment in the fields of inven- torying and management of water resources, inventorying and monitoring and management of land cover and coas, inventorying and management of forests and national or régional parks, quality and management of natural environment.

1. Cette note s'inspire pour une très large part d'une communication présentée pour l'environnement au séminaire GERMES, Arc et Senanst septembre 1977, et d'un rapport soumis au groupe d'experts sur l'état de l'environnement de l'O. C. D. E. en novembre 1977.

Journal de la Société de statistique de Paris, tome 120, n° 1, 1979.

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LA T É L É D É T E C T I O N : U N E N O U V E L L E SOURCE D ' i N F O R M A T I O N POUR L ' E N V I R O N N E M E N T 3 3

I L A T É L É D É T E C T I O N , P R É S E N T A T I O N ET PLACE PAR R A P P O R T A U X A U T R E S S Y S T E M E S D ' i N F O R M A T I O N

1.1. La télédétection des ressources terrestres est un système d'acquisition d'informations à distance sur la biosphère qui est basé sur les propriétés du rayonnement électromagnétique.

Ce système étudie les variations spectrales, spatiales et temporelles des ondes électro- magnétiques et met en évidence les corrélations entre celles-ci et les caractéristiques des différents objets, il permet :

— de recueillir des renseignements d'ordre physique sur la surface terrestre (terre et eau), son couvert et son environnement : proche atmosphère, faible profondeur dans le sol, pénétration de quelques mètres dans l'eau;

— de traiter ces données par des méthodes statistiques visuelles ou, surtout, opto- électriques et informatiques (analyse multicritère) ;

— d'interpréter par des procédures techniques et statistiques les renseignements physiques rassemblés et de les restituer sous une forme directement utilisable : inventaires et classifications statistiques supervisés ou non supervisés à partir de vérités- terrain, cartes thématiques et de synthèse et surfaces correspondant aux clas- sifications avec indication de la précision relative obtenue.

1.2. La saisie des informations est effectuée à partir des plateformes d'observation qui sont des vecteurs aériens ou spatiaux : ballons à basse ou haute altitude, avions et satellites géostationnaires (observation continue) ou bas à défilement (observation cyclique). Les vecteurs portent des capteurs, c'est à dire des appareils susceptibles de recevoir et de mesurer l'intensité du rayonnement qui provient du sol dans une certaine gamme de longueurs d'onde et de la transformer en un signal permettant de localiser, enregistrer et numériser l'information sous forme de photos films ou d'images — bandes magnétiques. Les capteurs sont des appareils photographiques, des radiomètres à balayage multispectral ou infra- rouge thermique, électronique ou mécanique, des radars ou des lasers. Les capteurs restituent des images et analysent le rayonnement émis ou réfléchi par les formes et les objets de la surface terrestre dans des longueurs d'onde auxquelles ils sont sensibles : ultra-violet, visible, proche infra rouge, infra rouge thermique, hyperfréquences, afin de reconnaître ces formes et ces objets. Le principe fondamental de la télédétection postule la spécificité des effets physiques pour un objet donné.

Le volume et la qualité des renseignements recueillis sont caractérisés : par la surface couverte fonction du champ angulaire, de la focale et de l'altitude, par l'échelle et la résolution au sol (ex. : 900 m pour les satellites météorologiques NOAA, 60 à 80 m pour les satellites Landsat), par les conditions de prise de vue, par les qualités géométriques et radiométriques des images et mesures. Pour un même terrain élémentaire analysé (x), les enregistrements multispectraux sont aussi nombreux qu'il y a de canaux de longueur d'onde utilisés.

Des déformations systématiques affectent les enregistrements et font l'objet de corrections au cours de pré traitements. Les corrections sont : soit radiométriques et consistent à étalonner et calibrer les valeurs observées, soit géométriques en raison des incidents de vol caractérisant l'attitude de la plateforme de vol : roulis, tangage, lacet.

1. pixel : picture élément.

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1.3. L'exploitation des données est réalisée par analyse visuelle : photo-interprétation par analyse manuelle ou mécanisée en isodensité ou par filtrage optique en lumière cohérente après étude multisaisonnière et amélioration des contrastes et contours des images, et au moyen de méthodes optiques et numériques associant l'analyse spatiale à l'analyse spectrale en mettant en avant des notions de texture ou structure qui rapprochent les points observés de leur contexte ou environnement spatial et leur insertion dans le paysage caractérisé lui-même par des éléments remarquables.

Le dépouillement informatique des renseignements rassemblés peut relever de deux démarches : une approche probabiliste qui conduit d'abord à classer les informations selon leur degré d'homogénéité des signatures radiométriques avant de rechercher la signification de chaque classe constituée en un second temps en ayant recours à l'analyse multidimen- sionnelle; une démarche déterministe qui consiste à fixer le modèle d'interprétation au départ à l'aide d'observations vérité sol. Les deux modes de classification, dits respectivement non supervisé et supervisé (ou semi supervisé), exigent tous les deux des échantillons de vérité- terrain pour vérifier la validité d'extension des classifications et disposer d'un catalogue de signatures d'objets.

1.4. La télédétection présente des limites dues : aux phénomènes physiques, à la nature des phénomènes observables, aux conditions météorologiques, à la précision ou au pouvoir de résolution au sol, à la sensibilité des capteurs. Les renseignements sont restitués après traitement sous forme d'images, de cartes corrigées géométriquement directement compa- rables aux cartes classiques, et de résultats numériques accompagnés de leurs niveaux de fiabilité pour chaque unité aérolaire dont la dimension varie avec la nature, l'altitude et la vitesse du vecteur, avec les caractéristiques des capteurs qui doivent être adaptés aux besoins, au parcellaire cultural et urbain, à la diversité des sols, des reliefs, des climats et des ressources en eau, ainsi qu'à la variété des cultures et de la couverture végétale.

1.5. Les avantages principaux de la télédétection sont : son approche globale de la couverture du territoire mettant en évidence les interactions entre les différents phénomènes ou secteurs d'activité pour de très grandes fractions de l'espace terrestre et du littoral, l'utilisation de capteurs sensibles dans une gamme de longueurs d'onde s'étendant bien au delà du domaine visible et couvrant des espaces où l'homme ne peut aller, la répétitivité des survols qui permet de suivre les évolutions de l'occupation de l'espace et des phénomènes qui y sont rattachés car les informations sont parfaitement localisées et peuvent être comparées et projetées dans le temps, un coût moindre et une rapidité de restitution des résultats plus grande par rapport aux systèmes d'information classiques.

1.6. La télédétection complète les systèmes d'information existants en raison de son approche globale et de la possibilité de faire apparaître des limites administratives, conventionnelles ou géographiques sur les résultats obtenus pour fournir des documents adaptés aux res- ponsables de l'action et raccorder les renseignements obtenus à ceux des systèmes classiques existants. Elle permet de dresser des inventaires et une comptabilité patrimoniale en termes physiques, de suivre les changements dans le temps ainsi que de définir sans à priori des zones et espaces homogènes pour des thèmes donnés dans un cadre géographique affranchi des limites administratives qui nuisent parfois à l'étude des phénomènes, exemples : zones biophysiques, découpage spatial d'une agglomération en zones homogènes en fonction d'un choix de critères.

1.7. La télédétection comprend les informations fournies par des missions aériennes à basse et haute altitude, par les satellites bas à défilement, par les satellites à haute altitude et

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géostationnaires (1). Elle constitue un nouveau système intégré d'information précieux pour étudier l'environnement à diverses échelles : occupation de l'espace, littoral, forêt, ressources en eau, aspects biophysiques et paysagers, qualité des milieux, impacts des grands t r a v a u x d'équipement et d'aménagement, e t c . . Ce système doit être raccordé aux autres sources de renseignements conventionnelles : informations qualitatives ou quantitatives éparses, sous- produits d'activités réglementaires ou administratives, fichiers statistiques, recensements, enquêtes par sondage par correspondance ou par enquêteur avec recueil de déclarations ou observations directes. Toutefois les informations obtenues en télédétection sont d'ordre géographique, physique et radiométrique, donc de nature différente des renseignements recueillis par les méthodes classiques. En outre, les données télédétection sont répétitives et plus glo- bales et synthétiques car elles prennent en compte simultanément un grand nombre de variables. Enfin la production de certaines informations à priori ou indicateurs très spécifiques ou très localisés peut rencontrer un facteur limitant dans le coût actuel de la collecte des vérités terrain nécessaires à l'interprétation des données radiométriques et des traitements informatiques mis en œuvre. C'est pourquoi il paraît urgent de proposer des nomenclatures prenant en considération à la fois les besoins exprimés par les utilisateurs (niveau de détail, de résolution et de fiabilité), les possibilités techniques offertes par la télédétection à moyen terme, et les correspondances indispensables avec les classifications actuellement en usage.

II — É T A T D ' A V A N C E M E N T D E LA T É L É D É T E C T I O N

Actuellement, la télédétection aérienne et spatiale des ressources terrestres est utilisée surtout pour : l'agriculture et la potentialité des terres, la recherche géologique et minière, les ressources en eau et la qualité de l'eau, l'inventaire et le suivi de la couverture glaciaire et neigeuse, l'inventaire et la surveillance des forêts et parcs nationaux, l'inventaire et le suivi de l'occupation de l'espace et du littoral, l'aide à la décision pour l'implantation et pour l'observation de l'impact des grands travaux d'aménagement, d'urbanisation et d'équi- pement, l'évaluation des risques et des dégâts occasionnés par les calamités naturelles.

Les études de télédétection ont d'abord été effectuées sous forme d'analyses visuelles ou mécanisées :

— de photographies avec ou sans filtre en noir et blanc ou couleur, en infrarouge noir et blanc ou couleur, ainsi que de thermographies;

— d'images multispectrales avion ou satellite.

1. Les principales informations télédétection proviennent actuellement :

— des missions aériennes à haute ou basse altitude avec des capteurs photographiques, multispectraux ou thermiques;

— des satellites météorologiques munis de 2 canaux visible et thermique livrant des données tous les jours avec un niveau de résolution de 900 m;

— des satellites américains « ressources terrestres » : Skylab (1973) équipé de 13 canaux visibles ou infra-rouges avec un niveau de résolution de 60 m; Landsat I (1972-1977) et II (depuis 1975) peuvent fournir des renseignements tous les 18 jours chacun aux aléas de la couverture nuageuse près dans les domaines visible et proche infra rouge (4 canaux) avec un niveau de résolution de 60 à 80 m, soit 1/2 ha; un 3e satellite Landsat C a été mis en service en mars 1978 et présente des caractéris tiques semblables. Le lancement d'autres satellites a été réalisé en 1978 ou est prévu au cours des prochaines années : « Heat Capacity Mapper » (1978), Seasat (1978), Nimbus G (1978), « Space Shuttle » (1982) et surtout Landsat D (1981) avec une résolution spatiale de 30 m (120 m dans le thermique) et 7 canaux dont un thermique, la répétitivité de passage étant de 18 jours. Le Centre National d'Études Spatiales français prépare le lancement du satellite SPOT (système probatoire d'observation de la terre) pour 1984 ayant un niveau de résolution au sol de 20 m dans 3 ou 4 bandes multispectrales recouvrant le visible et le proche infra-rouge.

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36 LA TELEDETECTION : UNE NOUVELLE SOURCE D INFORMATION POUR L ENVIRONNEMENT

Cependant, depuis le lancement des satellites Landsat I et Skylab on a assisté à un développement progressif d'exploitations informatiques rapides des données satellite avec édition de tableaux numériques accompagnés du niveau de fiabilité des résultats et de cartes corrigées géométriquement obtenues par des procédés automatiques. Ces dépouil- lements sur ordinateur, effectués actuellement aux États Unis, au Canada, au Japon e t c . . à l'aide de stations de traitement précâblées opérant selon une méthode interactive, ont été assortis de modèles d'interprétation. Peu à peu les études sont devenues plus ambitieuses.

Les analyses informatiques de données multispectrales recueillies par avion ont, elles aussi, été développées parallèlement avec succès. Toutefois la question des corrections radiomé- triques et géométriques présente plus de difficultés dans le cas de l'avion que dans celui du satellite, et les données avion sont plus nombreuses pour une même surface en raison de l'altitude plus basse du vecteur et du plus grand nombre de canaux d'enregistrement.

C'est pourquoi, exception faite de certains t r a v a u x spécifiques tels que l'étude de fleuves et de lacs de dimensions moyennes ou petites ou de zones urbanisées à observer de manière très fine, les missions multispectrales avion restent encore assez coûteuses.

Il existe donc d'ores et déjà une télédétection aérienne et spatiale opérationnelle ou quasi opérationnelle qui progresse rapidement et est suivie d'un programme d'expérience développé étalé sur les prochaines années dans plusieurs pays tels que les États Unis, le Canada, le Japon, l'URSS. D'autres pays en voie de développement (1) ainsi que des pays développés comme l'Italie, la République Fédérale d'Allemagne, le Royaume Uni, la France, l'Espagne et les pays Scandinaves développent aussi l'utilisation de la télédétection en se livrant à des exploitations d'images Landsat et en procédant à des expériences et à l'évaluation des capteurs et vecteurs nécessaires à la saisie de l'information, aux traitements et modèles d'interprétation à mettre en œuvre ainsi qu'aux restitutions de produits à fournir aux utilisateurs pour satisfaire les besoins de ces derniers à des conditions de coût, d'échelle, de précision et de fiabilité données, compte tenu de la variété des climats, du couvert végétal et des dimensions des parcellaires.

Les progrès réalisés et en cours dans le traitement automatisé soit des images Landsat (dont le nombre de stations de réception est en accroissement) soit des missions multi- spectrales aériennes, montrent que l'usage de la télédétection ne peut aller quen s'accélérant, d'autant que plusieurs satellites américains avec des capteurs plus sensibles des résolutions au sol améliorées et, pour certains, des équipements en ondes radar et micro ondes passives permettant d'opérer par tous les temps, vont être lancés au cours des prochaines années (2).

Ces satellites vont fournir des informations plus riches, plus détaillées, à des échelles plus grandes, à un rythme plus fréquent et plus régulier, qui vont dans le sens d'une meilleure satisfaction des besoins des utilisateurs.

III — APERÇU DES POSSIBILITÉS OFFERTES PAR LA TÉLÉDÉTECTION POUR DES THÈMES INTÉRESSANT L'ENVIRONNEMENT

3.1. La télédétection apporte des informations en quantité notable dans des domaines aussi variés que la météorologie, l'océanologie, la géomorphologie, la recherche archéologique,

1. La télédétection est un excellent i n s t r u m e n t d'information pour les pays très vastes et pour les pays en voie de développement où il n'existe pas de cartes très détaillées, ni de renseignements statistiques classiques nombreux, ni d'infrastructure d'enquête étoffée.

2. Cf. note du § 1. 7.

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la prospection minière, la géologie, l'agriculture, l'hydrologie, la forêt et le milieu naturel, l'occupation de l'espace et du littoral, l'aménagement du territoire, et l'environnement (qualité des milieux, aspects écologiques, ...). On s'intéressera plus particulièrement aux cinq derniers thèmes les plus en rapport avec l'environnement en examinant les données qui peuvent être fournies d'ores et déjà de manière opérationnelle ou qui pourront être obtenues à moyen terme.

3.2. Inventaire et gestion des ressources en eau

La télédétection apporte des renseignements sur les eaux continentales et littorales, leurs abords, leur qualité, et sur tous les problèmes liés à l'humidité du sol et de la végétation.

On distingue :

— Irrigation, drainage, mesure de la perméabilité et de l'humidité des sols, évapo- transpiration par bilan radiatif, zones inondées et inondables, zones humides et leur type de végétation, courantologie et déplacements des lits fluviaux;

niveau des fleuves, lacs et réservoirs; érosion et morphologie des rives et des plages, processus alluviaux, isochrones de l'écoulement, prévision du volume et de la qualité des eaux par bassin versant, gestion des systèmes hydrauliques, zones de contact d'eaux de nature différente et intrusions salines, estuaires et marées, gestion des flux par l'emploi d'injections de colorants, interface avec la terre.

— Compléments d'informations météorologiques pour l'agriculture : paramètres hydrométéorologiques, époques d'irrigation, d'ensemencement, de plantation, de récolte, de lutte contre les gelées; évaluation des risques et des dégâts causés par les avalanches, les inondations, les gelées, les tempêtes côtières, la sécheresse;

prévision du volume d'eau disponible. Précipitations : pluviométrie, ruissellement;

bilan des ressources en eau.

— Neige et glace : étendue, profondeur, température, contenu en eau de la couche neigeuse, épaisseur de la couverture de glace sur les fleuves, les lacs, la mer;

mouvements, fonte et fissures de la couche glaciaire; prévision du volume annuel d'eau par bassin versant.

— Aide à la pêche et à la navigation; sélection des sites pour les réservoirs, canaux, conduites, digues; aide aux investigations géologiques.

— Gestion de la végétation aquatique émergée et submergée ou au voisinage des zones humides, floraison d'algues, gestion de la végétation des rives (mauvaises herbes et phéatophytes), repérage de zones ou de caractères liés au dévelop- pement d'organismes et vecteurs responsables de maladies de l'homme, des animaux et des plantes, ex. : zones d'habitat et de prolifération des moustiques;

occupation de l'espace en milieu côtier. Équilibres écologiques et dynamiques.

Zones d'habitat pour la faune. Définition de zones hydrologiquement homogènes.

— Eaux souterraines : profondeur, étendue, porosité, transmissibilité, localisation potentielle, recharge, déversements d'effluents par infiltration, intrusion d'eau salée.

— Qualité de l'eau, détection et mesure : bathymétrie des eaux peu profondes, température, conductivité, salinité, transparence, turbidité, matières en suspen- sion : sédiments et matières organiques et chimiques, chlore, nitrates et phosphates, pétrole, détergents, eutrophisation (algues) et chlorophylle a, hydrocarbures, pesticides, rejets et diffusion des panaches des collectivités et industries polluantes,

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rejets des stations d'épuration, o x y g è n e dissous, calcium, m a g n é s i u m , sodium.

Localisation des émissaires et rejets domestiques et industriels. Diffusion des pollutions.

3.3. Inventaire, surveillance et gestion de Voccupation de Vespace et du littoral

L'étude de l'occupation de l'espace à l'aide de la télédétection nécessite au préalable la mise au point d'une nomenclature à plusieurs n i v e a u x t e n a n t compte à la fois des possibilités discriminantes offertes par cette technique et des besoins des utilisateurs.

Exemple de classification de la nature et de l'utilisation des terres p o u v a n t être obtenue en télédétection : la nomenclature 1976 à d e u x n i v e a u x de l'U. S. Geological Survey utilisée en Amérique du Nord et en Espagne :

Niveau I (1)

1. Zones urbaines ou terrains bâtis 11 12

13 14 15 16 17

Niveau II (1) Zones résidentielles.

Commerces et services.

Industries.

Transports, communications et services publics.

Complexes industriels et commerciaux.

Terrains partiellement urbanisés ou bâtis.

Autres terrains urbanisés ou bâtis.

2. Terres agricoles

3. Savanes et parcours (utilisés ou non)

21 Culturçs annuelles et prairies.

22 Vergers, bosquets, vignobles, pépinières et horticulture ornementale.

23 Élevage industriel en zone confinée.

24 Autres terres agricoles.

31 Savane herbeuse.

32 Savane à buissons et épineux.

33 Savane mixte.

4. Terres boisées 41 Forêts d'arbres caducs.

42 Forêts persistantes.

43 Forêts mixtes.

5. Eaux 51 Cours et voies d'eau.

52 Lacs.

53 Réservoirs.

54 Baies et estuaires.

6. Zones humides 61 Marais boisés.

62 Marais non boisés.

7. Zones arides 71 Lacs salés asséchés, chotts.

72 Grèves.

73 Zones sableuses autres que les grèves.

74 Roche nue.

75 Mines à ciel ouvert, carrières et gravières.

76 Zones de transition.

77 Terres arides mixtes.

1. Actuellement les données satellite fournissent des informations à un niveau intermédiaire aux niveaux I et IL Le niveau II est satisfait par des missions aériennes à haute et moyenne altitude.

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Niveau I (suite) Niveau II (suite) 8. Toundras 81 Toundra à buissons et épineux.

82 Toundra herbacée.

83 Toundra aride.

84 Toundra humide.

85 Toundra mixte.

9. Neiges ou glaces pérennes 91 Champ de neige perpétuel.

92 Glaciers.

Les apports de la télédétection concernent le recueil d'informations exhaustives et répétitives sur l'occupation de l'espace et le littoral ainsi que de données particulières ou de synthèse utiles à l'aménagement du territoire :

— Inventaire des principales espèces végétales cultivées ou non, estimation de la biomasse, connaissance des différentes cultures et terres à usage pastoral, asso- lements pratiqués, structure des parcellaires, rétention d'eau dans le sol et réserves humiques, influence des façons culturales (amendements, adaptations variétales, haies, brise-vents, talus, remembrement), appréciation de la teneur du sol en minéraux (carences), évaluation des échanges thermiques au sol (microclimatologie, microclimats), aptitude des sols, potentialités agricoles et risques d'érosion, évaluation des stades végétatifs en fonction des microclimats et de la situation des espèces les m i e u x adaptées, détection de la localisation des attaques parasitaires et extension des zones touchées, évaluation des dégâts à la végétation causés par les calamités naturelles : gel, grêle, orage, crues,... et les retombées de la pollution atmosphérique, zones d'habitat favorable pour la faune, glissements de terrain.

— Cartographie des t y p e s d'utilisation du sol, localisation des réserves potentielles de matériaux de construction, étude de la constructibilité des terrains, étude du bâti, de ses variations et de l'interface urbain-rural, contrôle de l'aménagement urbain et littoral et de l'extension des villes, détermination de zones homogènes en milieu urbain, ancienneté, densité, espaces verts et ouverts ou libres en milieu urbanisé ou en bordure de ce dernier, sélection de sites pour la construction de grands t r a v a u x d'équipement ou d'aménagement (voies de communication, barrages, ports, industrialisation, e t c . . ) et impact de ces t r a v a u x sur l'environ- n e m e n t naturel, étude des dégagements de chaleur en provenance de bâtiments d'habitation ou d'usines et de canalisations (incidences sur les économies d'énergie), suivi des ouvertures et progression des chantiers, localisation et densité des résidences secondaires.

— Étude et inventaire du littoral : qualité de l'eau, ressources marines, mécanismes et ressources physiques, interfaces terre-mer et mer-eaux continentales, nature de la côte, occupation du sol des rivages, formations végétales en bordure de mer, unités écologiques, zones d'habitat pour la faune ou pour l'agriculture, densité du bâti, implantation optimale et impacts des t r a v a u x d'urbanisation, d'industrialisation et d'équipement (ports, zones de loisirs), rejets, pollutions par hydrocarbures ou polluants chimiques. Sélection de sites pour l'aquaculture et la baignade.

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3.4. Inventaire et gestion des forêts et parcs nationaux ou régionaux

Les renseignements concernant l'inventaire et la gestion des forêts et des parcs nationaux ou régionaux peuvent être recueillis en assez grand nombre au moyen de la télédétection :

Carte et inventaire par espèces avec les surfaces correspondantes, estimation de la production potentielle sur pied, estimation de la biomasse, nature de la végétation en liaison avec l'époque de la fonte des neiges, aptitude des sols (pente, exposition), zones optimales d'amé nagement, surveillance des coupes, des zones déboisées et en cours de boisement (naturel ou plantation), degré d'humidité ou de sécheresse, évaluation des risques d'incendie basée sur la connaissance dynamique des associations arbustives, surveillance des incendies de forêt, des dommages occasionnés et de la régénération forestière, détection des foyers d'incen- die à travers la fumée, localisation des attaques des maladies et des insectes et contrôle de l'efficacité de la lutte phytosanitaire, atteintes portées par la pollution atmosphérique et les tempêtes, étude des éboulis selon le type, piétinement et fréquentation, recherche des points d'eau, zones biophysiques remarquables, implantation optimale et impacts des grands travaux d'équipement, effectif des gros gibiers répartis en adultes jeunes pour les principales espèces.

«3.5. Qualité et gestion des milieux naturels.

La télédétection fournit des renseignements sur les aspects écologiques et sur la qualité des milieux naturels : air, eau, sol, qui sont utiles à la gestion de ces milieux :

— Qualité de l'air : localisation, présence et dosage, diffusion et effets des polluants sur la végétation; observations des paramètres : poussières et particules, fumées, température, CO, S02, CH4, NH3, CIH, C2H6, NOX, N 0 3 H , 0 3 , H 2 0 . Clas- sification des zones de pollution de l'air.

— Qualité de l'eau : localisation, présence et dosage, diffusion des paramètres et polluants évoqués en 3.2. Classification des surfaces en eaux continentales et littorales selon la qualité.

— Qualité du sol : localisation, présence, surface :

— des carrières, gravières, sablières et mines à ciel ouvert, en activité ou fermées et potentielles ;

— des dépôts de déchets domestiques et industriels (dont ferrailles) en activité ou abandonnés, échauffement des crassiers et terrils;

— des effluents d'élevages industriels.

Repérage d'hydrocarbures sur le sol et des terrains ayant reçu des pesticides et des engrais.

— Aspects écologiques : zonage biophysique et suivi de ces zones, détermination des zones sensibles et des zones menacées par les pressions et activités humaines, aide à la délimitation des zones à protéger; catégories et formes de paysages (relief, drainage, topographie, types de couverts, éléments symétriques, tons et couleurs) ; analyse géologique de surface du couvert naturel et du couvert entretenu; repérage des zones favorables au développement des parasites et insectes.

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IV — E X E M P L E S D ' A P P L I C A T I O N S A L ' É T R A N G E R (1)

4.1. Exemples d'application dans le domaine des Ressources en eau et de la qualité de l'eau.

a) Les d o n n é e s L a n d s a t m u l t i t e m p o r e l l e s o n t servi à m e t t r e a u p o i n t en 1975 p o u r l'U. S. Geological S u r v e y u n s y s t è m e de gestion de l'eau dans le sud de la Floride *

sur u n e zone c o m p r e n a n t 2 millions et d e m i d ' h a b i t a n t s . Les surfaces en e a u d é t e c t é e s sur l'imagerie L a n d s a t o n t été disponibles 2 h e u r e s a p r è s le p a s s a g e d u satellite et o n t été c o m p a r é e s a u x relevés au sol. D a n s c e t t e zone où l ' a g r i c u l t u r e avec i r r i g a t i o n est p r a t i q u é e , et qui englobe le p a r c n a t i o n a l et le bassin des E v e r g l a d e s , il existe u n s y s t è m e c o m p l e x e d'écluses et de c a n a u x , de r é s e a u x de c o n t r ô l e , de s t a t i o n s de p o m p a g e et d'aires de s t o c k a g e de l'eau. Les surfaces en eau s o n t en é t r o i t e c o r r é l a t i o n avec le n i v e a u d ' e a u . Le s y s t è m e f o n c t i o n n e à p a r t i r de d o n n é e s h y d r o l o g i q u e s disséminées et collectées a u t o m a t i q u e m e n t en p e r m a n e n c e . Les décisions, prises en fonction des i n f o r m a t i o n s t r a i t é e s , c o n c e r n e n t la d i s t r i b u t i o n d ' e a u à la p o p u l a t i o n , à. la f a u n e et à la flore. Elles d o i v e n t p r o t é g e r des i n o n d a t i o n s et a s s u r e r la c o n s e r v a t i o n de l'eau ainsi q u e l ' a p p r o v i s i o n n e m e n t de l ' a g r i c u l t u r e et des villes côtières. L ' e a u des c a n a u x n ' e s t p a s vidée d a n s l'océan, mais infiltrée d a n s la n a p p e aquifère de B i s c a y n e . Des c h a n g e m e n t s n o t a b l e s i n t e r v i e n n e n t à la saison des pluies et à la saison sèche. Des visites de c o n t r ô l e des a p p a r e i l s e n r e g i s t r e u r s s o n t effectuées u n e fois p a r mois, mais le s y s t è m e d ' i n f o r m a t i o n ne p e u t être e x p l o i t é q u ' a u b o u t d ' u n délai de d e u x mois avec i n t r o d u c t i o n d ' a u t r e s r e n s e i g n e m e n t s n a t i o n a u x . L ' u t i l i s a t i o n des d o n n é e s L a n d s a t a p e r m i s de r a c c o u r c i r les délais de disponibilité des i n f o r m a t i o n s de 2 mois à 2 j o u r s . Les d o n n é e s L a n d s a t o n t p e r m i s d ' é t u d i e r sur les surfaces en e a u x classées p a r bassin de d r a i n a g e : la p r o f o n d e u r (9 classes), la t u r b i d i t é , la c h l o r o p h y l l e , les algues, les m a t i è r e s o r g a n i q u e s en suspension, ainsi q u e l ' o x y g è n e dissous, la c o n d u c t i v i t é . Les d o n n é e s m u l t i t e m p o r e l l e s offrent la possibilité de suivre le n i v e a u d ' e a u et l ' h u m i d i t é d u sol ainsi q u e l ' é v a p o t r a n s p i r a t i o n , et de r e p é r e r les sites les plus f a v o r a b l e s à l'abri de la f a u n e .

b) U n e é t u d e a été effectuée a u x É t a t s Unis en 1976 à la d e m a n d e de l ' E n v i r o n m e n t P r o t e c t i o n A g e n c y à p a r t i r des d o n n é e s L a n d s a t du 31 juillet 1975 sur la Baie de Saginaw dans le lac Huron pour observer la qualité de l'eau *. 16 s t a t i o n s sur l'eau d a n s la baie o n t enregistré au m o m e n t d u p a s s a g e d u satellite 9 p a r a m è t r e s : t e m p é r a t u r e , p r o f o n d e u r m e s u r é e avec le disque de Secchi, chlore, c o n d u c t i v i t é , n i t r a t e s , p h o s p h a t e s , chlorophylle a, s é d i m e n t s et m a t i è r e s en suspension. On a considéré q u e les m e s u r e s de cet é c h a n t i l l o n a u sol é t a i e n t valables p o u r les 80 surfaces é l é m e n t a i r e s de 1/2 ha disposées en cercle a u t o u r d u p o i n t d ' o b s e r v a t i o n , et l'on a r e c h e r c h é sur o r d i n a t e u r la c o r r é l a t i o n e x i s t a n t e n t r e les relevés et les s i g n a t u r e s r a d i o m é t r i q u e s d a n s les d e u x p r e m i e r s des c a n a u x de l o n g u e u r d ' o n d e . Les corrélations a t t e i g n e n t le n i v e a u de 0,99. On a t r a i t é des d o n n é e s r a d i o m é t r i q u e s s u r lesquelles les corrections g é o m é t r i q u e s a v a i e n t été effectuées. U n e c a r t e en couleurs c o n v e n - tionnelles des r é s u l t a t s é t e n d u s à t o u t e la zone d ' é t u d e d u lac a été é t a b l i e p o u r l ' e n s e m b l e des 9 p a r a m è t r e s r é p a r t i s en 5 classes d ' i n t e n s i t é avec i n d i c a t i o n de la précision des e s t i m a - t i o n s . Des r é s u l t a t s e x t r ê m e m e n t i n t é r e s s a n t s a p p a r a i s s e n t q u a n t à la localisation et à la diffusion des p o l l u t i o n s , toutefois les d o n n é e s L a n d s a t a n a l y s é e s d é p e n d e n t des c o n d i t i o n s a t m o s p h é r i q u e s et de l ' é t a t de l'eau a u m o m e n t de l ' e n r e g i s t r e m e n t . L ' u t i l i s a t i o n d u sol d u bassin de la rivière S a g i n a w se j e t a n t d a n s la baie et c o u v r a n t 16 060 k m2 à d o m i n a n t e

1. Les résultats des études signalés par * ont été obtenus en utilisant une station de traitement Bendix.

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4 2 LA T É L É D É T E C T I O N : U N E N O U V E L L E S O U R C E D ' i N F O R M A T I O N POUR L ' E N V I R O N N E M E N T

agricole, m a i s c o m p r e n a n t 4 c e n t r e s u r b a i n s a é g a l e m e n t é t é c a r t o g r a p h i é e selon u n e clas- sification de l ' u t i l i s a t i o n d u sol à 4 r u b r i q u e s : u r b a n i s é , a g r i c u l t u r e et p r a i r i e , forêt, zones h u m i d e s .

4.2. Exemples d'application dans le domaine de l'occupation de l'espace et du littoral a) U n e v i n g t a i n e d ' é t a t s des É t a t s - U n i s o n t fait (ou font) l ' o b j e t d ' u n e classification de l ' o c c u p a t i o n de l'espace à p a r t i r des i m a g e s L a n d s a t . La classification de l'Ohio * p e u t ê t r e d o n n é e à t i t r e d ' e x e m p l e . La classification a été effectuée à p a r t i r de 11 scènes L a n d s a t enregistrées en Avril, J u i l l e t ou O c t o b r e 1975 ou 1976 sur 44 200 miles c a r r é s . Il n ' e x i s t e p a s de c o u v e r t u r e uniforme prise a u m ê m e m o m e n t en r a i s o n des c o n d i t i o n s m é t é o r o l o g i q u e s . C e t t e o p é r a t i o n a été c o m m a n d é e p a r les services d u d é v e l o p p e m e n t é c o n o m i q u e et des collectivités, de 1'« E n v i r o n m e n t P r o t e c t i o n A g e n c y », et des ressources n a t u r e l l e s de l ' É t a t . On d i s p o s a i t de v é r i t é s t e r r a i n c o n s t i t u é e s p a r : u n e c o u v e r t u r e p a r t i e l l e en p h o t o s a é r i e n n e s infra rouges o b t e n u e à 20 000 m d ' a l t i t u d e , la c o u v e r t u r e p h o t o - a é r i e n n e de l ' U . S. Geological S u r v e y a u 1/24 000, des c a r t e s classiques et des o b s e r v a t i o n s a u sol. On a p r o c é d é à u n e classification s u p e r v i s é e à p a r t i r d'aires d ' a p p r e n t i s s a g e r e p r é s e n t a t i v e s r e c o u v r a n t 8 9 à 16 18 h a (20 à 30 p a r i m a g e ) , en r e t e n a n t de 20 à 60 surfaces é l é m e n t a i r e s de 1/2 h a p o u r identifier les s i g n a t u r e s r a d i o m é t r i q u e s de c h a q u e catégorie a v a n t d ' é t e n d r e la classification à l ' e n s e m b l e de c h a q u e scène, puis l'on a c o m p a r é les s i g n a t u r e s de c h a q u e catégorie e n t r e les 11 scènes p o u r c o n s t i t u e r à la suite de plusieurs i t é r a t i o n s u n c a t a l o g u e de s i g n a t u r e s p o u v a n t être é t e n d u à l ' e n s e m b l e des i m a g e s de l ' é t a t . On est p a r t i de 33 classes p o u r n ' e n r e t e n i r q u e 22 finalement a v e c r e g r o u p e m e n t s en 7 g r a n d e s catégories c o n s t i t u a n t le n i v e a u I de la n o m e n c l a t u r e A n d e r s o n .

1 — Urbain Centre Résidentiel Suburbain-agricole 2 — Agriculture

Production végétale vigoureuse Production végétale moyenne à rare Terrains nus récoltés ou labourés P â t u r a g e

3 — Milieu naturel Défriché/urbain

Broussailles et buissons Herbacé

Herbe entretenue

4 — Forêt

Dont mixte conifères et feuillus 5 — Eau

Turbide Claire

6 — Zones humides Non boisées Boisées 7 — Sol nu

Mares ou aires pour le dépôt de déchets Mines, carrières, gravières

Dépouillé, nu Dépouillé, urbain Plages

8 — Non catégorisé

L a classification a d o n n é lieu à des t a b l e a u x s t a t i s t i q u e s en surface et à des i m a g e s en couleurs corrigées g é o m é t r i q u e m e n t et orientées n o r d sud en u t i l i s a n t des r e p è r e s a u sol (1 000 e n v i r o n ) . Le fond de c a r t e en r e c t a n g l e s é l é m e n t a i r e s de l ' U . S. Geological S u r v e y a été r e p o r t é sur les sorties i m a g e s . U n é c h a n t i l l o n de ces r e c t a n g l e s é l é m e n t a i r e s a servi à vérifier la q u a l i t é de l ' e x t e n s i o n de la classification sur les 11 scènes, car p l u s i e u r s essais successifs o n t é t é effectués e t o n t e n t r a î n é des c o r r e c t i o n s , n o t a m m e n t sur les interfaces a g r i c u l t u r e - u r b a i n n u . Le c o û t de p r o d u c t i o n s'élève à 0,9 D. p a r mile c a r r é .

U n e é t u d e a n a l o g u e sur 19 scènes L a n d s a t r e c o u v r a n t les 180 000 k m2 d u Dakota du

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LA T É L É D É T E C T I O N : U N E N O U V E L L E SOURCE D ' i N F O R M A T I O N POUR L ' E N V I R O N N E M E N T 4 3

Nord * a permis d'élaborer une classification en 36 postes, avec regroupements cartographiés en 10 classes, correspondant au niveau II de la nomenclature Anderson. On a utilisé 28 zones d'apprentissage par image et 11 itérations successives ont été nécessaires pour élaborer un catalogue de signatures p o u v a n t être étendu à l'ensemble de l'état. De nombreuses cartes à des échelles diverses avec incorporation de données exogènes ont été produites.

Le coût total de l'opération s'élève à 1,1 D par km2.

b) La même procédure de classification supervisée des images Landsat est utilisée pour analyser l'occupation de l'espace des zones côtières. Les nomenclatures obtenues pour répartir les surfaces sont d'une nature différente des précédentes. Ainsi la classification suivante a été établie avec un degré de fiabilité a priori supérieur à 90 % dans la zone de la baie de Delaware aux États-Unis.

1. Forêt

2. Phragmites communis (roseaux)

3. Spartina patens et Distichlis spicata (plantes des marais salants)

4. Spartina alterniflora (plantes des marais salants)

5. Cultures annuelles (3 catégories) 6. Terres agricoles labourées

7. Sable et sol sablonneux nu

8. Vase et asphalte (2 catégories possibles) 9. Eau salée profonde

10. Eau salée peu profonde ou chargée de sédiments

11. Eau douce en étang 12. Usage industriel 13. Non catégorisé

c) Une étude menée à partir de 6 images multispectrales Landsat au 1/250 000 obser- vées en été, en automne et en hiver, avec l'appoint d'images Skylab, a été effectuée sur l'occupation de l'espace dans les zones montagneuses de V Italie. Cette étude a couvert 200 000 k m2

et a permis de dresser une carte en 7 classes (niveau I) au 1/250 000 en 3 mois par analyse visuelle. Ont participé à ce travail : d e u x géologues employés durant un mois au recueil de vérités terrain, un photographe travaillant pendant un mois en laboratoire, cinq photo- géologues travaillant pendant deux mois à l'établissement de la carte à partir des d e u x canaux Landsat 5 (visible) et 7 (proche infra-rouge). On a utilisé comme données terrain : des cartes d'occupation du sol (très anciennes), des relevés géologiques de moins de 10 ans et des cartes de la végétation.

La complexité de l'utilisation des terres, la morphologie intensive des étendues de montagnes jeunes, la possibilité de prendre en considération à la fois des éléments multi- temporels, la pente et la texture, et des calculs de t e m p s et de coûts sont les raisons qui expliquent que, provisoirement, des techniques conventionnelles d'exploitation soient supérieures à une classification automatique à l'échelle au 1/250 000. Cette recherche a permis de parvenir à la nomenclature suivante d'occupation de l'espace à 4 niveaux.

Niveau I 1. Terrain bâti

2. Terrain agricole

Niveau II résidentiel (1) commercial (1) industriel (1) voies des communi- cations (1)

cultures plantations

Niveau III

céréales maraîchage, vi- gnobles, vergers, oliveraies, agrume- raies, noyeraies

Niveau IV

blé, riz

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44 LA T É L É D É T E C T I O N : U N E N O U V E L L E S O U R C E D I N F O R M A T I O N POUR L E N V I R O N N E M E N T

Niveou I Niveau II 1. Surfaces en herbe pâturages (1)

surfaces non entrete nues ni utilisées (1) 4. Bois feuillus

conifères

5. E a u cours et voies d'eau lacs

réservoirs

6. Terrain nu plages sable (1)

rochers

7. Neiges éternelles, glaciers

Niveau III Niveau IV

châtaignes

toujours verts maquis chênes verts sapins, pins et pins

parasols, mélèzes

matières en suspen- sion

naturels, artificiels profonds peu profonds

volcaniques,

sédimentaires calcaire, sable, marne

1. Niveau de précision médiocre.

d) L ' o c c u p a t i o n de l'espace des grandes agglomérations urbaines a p u ê t r e é t u d i é e à p a r t i r des i m a g e s L a n d s a t . Elle p e r m e t de p r o c é d e r à des zonages en milieu u r b a i n et aussi d ' o b s e r v e r , p a r c o m p a r a i s o n d ' i m a g e s à des é p o q u e s différentes, les c h a n g e m e n t s d ' a f f e c t a t i o n d u sol avec u n e e x a c t i t u d e de 95 % .

Les classifications effectuées sur des a g g l o m é r a t i o n s c o m m e W a s h i n g t o n , S e a t t l e , P h o e n i x , S a n J o s é , e t c . a u x É t a t s Unis, L o n d r e s a u R o y a u m e - U n i , Milan et R o m e en Italie, e t c . . s o n t d ' o r d i n a i r e t r a i t é e s de m a n i è r e supervisée à l'aide de v é r i t é s sol, de p h o t o - g r a p h i e s aériennes noir et b l a n c et infra-rouge couleur.

L ' e x e m p l e ci a p r è s p o r t e sur les 6 100 k m2 de l ' a g g l o m é r a t i o n de W a s h i n g t o n *, c o m p r e n a n t 109 bassins v e r s a n t s et 95 d i s t r i c t s , e x a m i n é s sur u n e i m a g e d ' a v r i l 1977. U n t r a i t e m e n t s é p a r é des zones r u r a l e s et u r b a i n e s a p e r m i s , a p r è s s y n t h è s e , de dresser u n e c a t é g o r i s a t i o n selon le n i v e a u d ' i m p e r m é a b i l i t é des sols en 28 classes r e g r o u p é e s en 16 p o u r u n e r e p r é s e n t a t i o n c a r t o g r a p h i q u e au 1/96 000.

1. Urbain commercial et industriel très dense ( 1 0 0 % )

2. Urbain commercial et industriel dense (90 %) 3. Résidentiel moyennement dense, grandes

routes (65 %)

4. Résidentiel moyennement dense (55 %) 5. Résidentiel de faible à moyenne densité,

institutions (35 %)

6. Résidentiel à basse densité, institutions (22 %)

7. Parcs avec structures, cimetières (5 %)

8. Terrains de golf, parcs, pâturages, prés de fauche (0 %)

9. P â t u r e s non entretenues, friches 10. Terrain agricole nu (labourable)

11. Terrain nu (carrières, constructions en cours)

12. Bois de feuillus sur terres hautes 13. Bois de feuillus sur terres basses 14. Bois de conifères et d'essences mixtes

feuillus + résineux 15. Eau

16. Zones humides

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LA T É L É D É T E C T I O N : U N E N O U V E L L E SOURCE D ' i N F O R M A T I O N POUR L ' E N V I R O N N E M E N T 4 5

Les recherches, les traitements particuliers, la productio n de résultats statistiques classifiés dans le cadre des bassins versants et des districts, la cartographie en couleurs avec corrections géométriques, ont été obtenus au coût de 3,3 D/km2.

4.5. Exemples d'application dans le domaine de la forêt et du milieu naturel

a) Une étude a été effectuée en 1975-76 sur la forêt de la réserve indienne de Quinault dans l'état de Washington aux États Unis * couvrant 77 000 ha, à partir des informations obtenues en août avec le satellite Landsat. On a également examiné sans traitement la même scène survolée en janvier. Les données Landsat et une photo aérienne au 1/50 000 ont conduit à stratifier l'univers étudié pour décider des zones de vérité terrain au nombre de deux. Les résultats, après traitement informatique, ont permis : de ventiler le territoire en une vingtaine de classes avec les surfaces correspondantes et une précision approximative de confusion de 96 % dans le cas le plus défavorable d'après la vérité terrain, et de sortir des cartes corrigées géométriquement au 1/125 000 et 1/50 000 en couleurs conventionnelles en 16 classes. La classification finale est la suivante :

Eau (2 classes) Fleuves et rivières

Surfaces recouvertes d'eau peu profonde Broussailles

Aulnes rouges

Sapin ciguë (2 classes) Vieux cèdres

Souches, déchets d'abattage Sable, gravier

Territoire urbanisé et sol nu Reconquête par la forêt (2 classes) Surfaces brûlées

Forêt à préciser Indéterminé

Des études similaires ont été menées au Canada sur les parcs nationaux de Banff et Jasper et ont conclu que la télédétection pourrait apporter aussi des informations sur les sols et paysages.

b) Les États Unis (Colorado) et le Canada (Manitoba) se sont intéressés aux possi- bilités offertes par la télédétection pour dresser une classification biophysique des terres.

On décrira ici l'expérience effectuée par le ministère de l'Environnement du Canada en 1976 dans la zone de Churchill située dans la partie Ouest de la baie d'Hudson et s'étendant sur plus de 13 000 km2. Les informations recueillies par les satellites Landsat semblent en mesure d'aider à l'établissement de cartes biophysiques utiles pour procéder à des études d'impact de grands travaux (oléoducs, recherche et exploitation pétrolière, aménagements hydrauliques, changements consécutifs à des incendies, e t c . ) .

On disposait de données multitemporelles Landsat de 1972 à 1975, d'une couverture photo noir et blanc 1961 au 1/1 000 000, de vols aériens avec photos couleurs et infra rouge couleur avec filtre, infra rouge thermique et radar à 10 700 m, 1 500 m et 3 050 m d'altitude respectivement, effectués en 1973, ainsi que de données terrain acquises en 1971-72 sur un échantillon stratifié de zones tests avec observations au sol et prélèvements pour analyse.

On a comparé l'exactitude et les rapports coût efficacité des méthodes d'interprétation comprenant : les traitements visuels et automatiques (supervisés et non supervisés) des données Landsat et la photo interprétation des données aériennes.

L'interprétation classique des photographies aériennes a permis de classer environ 50 types de terrains et s'est avérée la méthode de cartographie biophysique la meilleure et la plus pratique. Le dépouillement par photo interprétation des images Landsat au 1/1 000 000 et au 1/250 000 (couleurs composites) avec utilisation de cartes exogènes et de données terrain selon une nomenclature à 16 postes montre que le dépouillement d'images

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4 6 LA T É L É D É T E C T I O N : U N E N O U V E L L E SOURCE D ' i N F O R M A T I O N POUR L ' E N V I R O N N E M E N T

multitemporelles au 1/1 000 000 est finalement plus précis et moins c o û t e u x mais que, néanmoins, les erreurs de classement restent importantes si l'on tient compte de l'exactitude de la localisation et se répartissent entre des classes voisines.

Classification biophysique (entre parenthèses nombre de sous classes isolées en photo-inter- prétation de clichés en noir et blanc au 1/100 000).

A. Tourbières polygonales (7) B. Marécages avec carex (3) C. Marécages avec larix (4)

D. Tourbières dominées par des épicéas (5) E. Marécages avec mitage (5)

F. Marais boisés ou non (3)

G. Plateaux à tourbe (8, introduction de la pente)

H. « Palsas » (2) I. Vasières (1)

M. Champs de pierres (3)

N + O. Terres limoneuses glaciaires (pier- reuses ou glaiseuses, sableuses)

P. Grèves sableuses et dépôts glacio-fluviaux (2)

R. Affleurements rocheux (2) Z. Eau

Une classification automatique supervisée par des données photo interprétées et des vérités-terrain a permis d'isoler une dizaine de rubriques avec une bonne précision globale (80 à 100 % selon les classes). Toutefois les rubriques sont différentes de la clas- sification de départ et il n'est pas possible de parvenir a u x 50 positions obtenues en photo- interprétation noir, et blanc au 1/100 000. Cette classification est satisfaisante dans l'ensemble mais reste très simple et pauvre sur le plan écologique en milieu hétérogène, même si elle est bonne en t a n t que premier zonage biophysique grossier du terrain et en t a n t que clas- sification végétale. La classification automatique peut toutefois être améliorée :

— si l'on utilise l'imagerie multitemporelle, en ajoutant par exemple un canal d'une image d'hiver à ceux de l'image d'été correspondante, mais cet apport n'est intéressant que lorsque la végétation est un bon indicateur du t y p e de terres car il peut être néfaste dans le cas contraire;

— si l'on effectue les traitements par petites zones (a) après stratification grossière d'ensemble préalable et si l'on choisit très soigneusement les lieux des vérités- terrain ;

— si l'on introduit l'analyse de la reconnaissance des formes ou de texture afin d'éclater des classes trop hétérogènes.

Une classification automatique non supervisée présente l'avantage de faire un dégros- sissage rapide de t o u t ce qui est spectralement séparable et une économie de temps machine, par contre les classes obtenues peuvent s'avérer ne pas être utilisables pour l'écologiste pour la raison qu'elles ne correspondent pas à ses besoins d'information. La classification automatique non supervisée permet cependant d'éclater certaines classes assez hétérogènes rencontrées dans les classifications supervisées et elle exige aussi des vérités-terrain pour apprécier à posteriori le niveau d'exactitude des classements. En fait les classifications supervisées et non supervisées sont souvent complémentaires.

D'autres études biophysiques menées au Canada en exploitant les enregistrements Landsat (Vallée du Mackensie, Baie de Pelly, Ile de Melville, e t c . . ) aboutissent toutes à la même conclusion : les données Landsat sont utilisables pour caractériser les densités et distributions de la végétation, les associations végétales, les variations d'humiditéj les 1. Des études biophysiques menées sur le Colorado à partir des enregistrements Landsat ont montré que la précision des classements était améliorée si l'on dépouillait les données par classes d'altitude.

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LA T É L É D É T E C T I O N : U N E N O U V E L L E SOURCE D ' i N F O R M A T I O N POUR L ' E N V I R O N N E M E N T 4 7

différences entre les sols nus rocheux et les différences de rugosité des dépôts superficiels, c est-à-dire pour effectuer des zonages biophysiques et dresser des cartes grossières. A l'heure actuelle, les méthodes visuelles d'interprétation des images prises par satellite sont plus efficaces, relativement au cpût, que les méthodes automatisées en ce qui concerne la classification biophysique des terres, de plus elles tiennent compte des tons, des textures et structures. Toutefois l'analyse automatisée est meilleure à grande échelle pour extraire certains détails (1).

V — O P É R A T I O N S TÉLÉDÉTECTION M E N É E S E N FRANCE D A N S LE D O M A I N E D E L ' E N V I R O N N E M E N T

La direction de la prévention de la pollution et des nuisances du Ministère de l'Envi- ronnement a entrepris depuis 1974 des opérations expérimentales de télédétection aérienne sur le littoral qui sont actuellement en cours d'examen. Ces investigations avaient pour objet d'établir un inventaire cartographique à un instant donné aussi optimal que possible (Jes sources polluantes et des rejets côtiers en mer en vue de contribuer à l'établissement d'un bilan de la pollution et du niveau de dégradation du milieu et à l'étude de l'implantation de nouveaux rejets.

Par ailleurs, une autre série d'actions a été lancée à partir de 1976 par cette direction afin d'observer en temps réel le débalastage des navires pétroliers au large des côtes et la diffusion des produits pétroliers en cas de déversements accidentels en mer (Ekofisk, Amoco Cadiz).

On développera davantage les autres expériences ci-après qui avaient pour objectif d'obtenir des informations numériques et/ou des classifications de l'occupation de l'espace et des surfaces en eau.

5.1. Une première opération expérimentale télédétection aérienne avec capteur infra- rouge thermique a été lancée à l'instigation du ministère de l'Environnement en 1976 sur le parc de Boutissaint (450 ha) dans l'Yonne comprenant une forêt de feuillus et des enclos de vision sous résineux, et sur un secteur de la forêt d'Orléans (Lorris, 4 000 ha) ayant une densité moyennement élevée de résineux, pour étudier s'il était possible de recenser les gros gibiers : cervidés, chevreuils, sangliers, en forêt de plaine au moyen de cette nouvelle technique car les effectifs sont très mal connus et difficiles à approcher. L'opération a permis de conclure qu'il était possible d'appréhender les gros gibiers, distingués grossièrement en adultes jeunes par espèce, à l'aide de vols-avions équipés en infra-rouge thermique (canal 8-14 u,) à une altitude comprise entre 150 et 250 m. Le niveau d'exhaustivité obtenu est de l'ordre de 90 à 95 % en forêt de feuillus et de 70 % sous couvert de résineux moyenne- ment dense. Toutefois le coût de l'opération demeure relativement élevé en raison de la faible altitude de vol, même si l'on opère par sondage sur des massifs tirés au sort après stratification préalable selon la densité approximative de gros gibier.

1. Le ministère de l'Environnement et le Centre canadien de télédétection se sont intéressés par ailleurs à l'étude des panaches de pollution de l'air et de l'eau en traitant les enregistrements des satellites Landsat.

Au moyen d'un traitement informatique peu coûteux, les polluants sont repérés et dosés en classes, et les résultats sont traduits automatiquement sur cartes à l'aide de classes de densité colorées composites à partir des trois couleurs primaires : rouge, vert, bleu, correspondant aux trois ratios de brillance des 4 canaux de Landsat pris dans l'ordre.

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5.2. Venant après une investigation aérienne, non entièrement concluante, lancée avec le Groupement pour le Développement de la Télédétection Aérospatiale sur les Bouches- du-Rhône de 1974 à 1976, une seconde mission télédétection aérienne à 1 200 m d'altitude a été effectuée en juillet 1976 à l'initiative de l'Environnement avec un capteur multispectral digital à 11 canaux opérant dans le visible, le proche infra rouge et l'infra rouge thermique, dans la région de Toulouse Montauban * sur des surfaces agricoles (en plaine ou avec relief), urbanisées, forestières et sur des surfaces en eau (Garonne et Tarn). Les résultats étaient disponibles deux mois 1/2 après l'exécution du vol. Une classification supervisée de l'pccupa- tion de l'espace comprenant une quarantaine de positions a pu être établie avec un niveau de fiabilité à priori de l'ordre de 95 % tandis qu'en l'absence de vérité terrain sur l'eau, une classification non supervisée en 16 postes a pu être dressée, mettant en évidence : la température, la turbidité, les sédiments et matières en suspension et les différents rejets, ainsi que la profondeur, la nature des fonds, la végétation aquatique, la coûrantologie et l'érosion des berges, les gravières exploitées ou abandonnées, l'utilisation du sol aux abords de l'eau, localement la catégorisation atteint un niveau d'exactitude finale de 80 % environ.

Cette expérience a montré que la télédétection aérienne : saisie, traitement, inter- prétation et restitution des données, était opérationnelle et était intéressante pour étudier des zones limitées de façon détaillée, fleuves, zones urbanisées, e t c . . ou à un instant précis.

5.3. Les données du satellite météorologique NOAA ont été recueillies sur toute la France*

le 29 avril et le 5 août 1976. La comparaison des enregistrements dans les deux canaux visible et thermique aux deux dates a permis de mettre en évidence les caractéristiques de la végétation, de la température et de l'humidité du sol afin de classer les différentes régions, en fonction du phénomène sécheresse. Ce travail a été achevé avec le concours de l'O. P. I. T. (Opération Pilote Interministérielle Télédétection).

5.4. Ce dernier organisme qui rassemble, depuis 1976, les principaux ministères utilisateurs de la télédétection : Agriculture, DATAR, Environnement, Équipement, Industrie (D.G.R.S.T de la télédétection : Agriculture, DATAR, Environnement, Equipement, Industrie (D. G. R. S. T.) a lancé, en 1977, plusieurs expériences d'exploitation des données Landsat destinées à illustrer les apports possibles de la télédétection et à tester les logiciels existants (1).

On développera, ici, la seule opération répondant à des préoccupations environnementales.

Il s'agit de l'exploitation de Yimage Languedoc* de 185 X 185 km limitée au nord par une ligne Nîmes Castres et au sud par la frontière espagnole. L'expérience avait pour objectif :

— d'étudier par photo interprétation les images disponibles multitemporelles d'hiver et d'été en noir et blanc au 1/250 000 dans les bandes spectrales 5 (végétation) et 7 (eau et humidité) pour délimiter, cartographier, classer et planimétrer les surfaces des zones humides réparties en 6 catégories : surfaces en eau, marais, marais asséchés cultivés, zones inondables des basses vallées, zones impermes des dépressions hydromorphes, forêts humides (non rencontrées sur l'image);

— de procéder au traitement informatique des données radiométriques en clas- sification supervisée par des données terrain d'une image pleine d'été existant déjà (celles du 6/7/1975) à l'aide d'une station de traitement précâblée inter- active :

1. L'O. P. I. T. a pour tâche de mettre au point des outils et méthodes nécessaires à l'exploitation opérationnelle et efficace de la télédétection d'ici 1980 en tant qu'instrument d'information pour le compte des cinq ministères participants tant pour la saisie que pour le traitement, l'interprétation et la restitution des informations.

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